[发明专利]一种电解锰渣生态水泥的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以电解锰渣为主要原料制备生态水泥的方法。属于建筑材料和环境保护领域。

背景技术

锰是国民经济的重要基础和战略物质，被广泛应用于钢铁和有色金属冶炼、电子电池、航空航天、国防工业等高新技术领域。锰产品主要有电解金属锰、二氧化锰、四氧化三锰、硫酸锰等。其中，电解锰的应用最广泛、产量也最大。目前，我国是世界上最大的电解锰生产国、消费国和出口国。我国2008年电解锰企业实际产量113.9万吨，占全球97.4％，预计我国电解锰产量还将以年均15％的速度增加。

电解锰渣是电解锰生产过程中产生的残渣。由于工艺技术落后等原因，我国电解锰行业是一个典型的的重污染行业，其中每生产1吨电解金属锰排放6～10吨锰渣。而每年产生的电解锰渣高达1000多万t，加上历来累积的电解锰渣，数量惊人。

大多数电解锰企业都是采用简单堆放在填埋场的处理方式，这不仅占用大量宝贵的土地资源，而且极易出现跨坝、溃坝的危险。同时，由于电解锰企业相对集中，其堆放和排放的电解锰渣中的各种污染物还严重污染和破坏了周边的生态环境，严重影响当地社会经济的和谐、稳定发展。因此，只有使电解锰渣实现资源化的利用，逐渐消纳每年产出和已堆存的数百万吨电解锰渣，才能从源头彻底解决问题。

电解锰渣是一类高含硫量的硅铝质工业废弃物，在常温下属于惰性材料，但是经过低温加热(500℃-900℃)过程，电解锰渣具有一定的潜在胶凝活性(又称为：火山灰活性)。因此，从环保和消纳容量的角度来看，将电解锰渣制备成为水泥，无疑是实现其大规模资源化利用的一条有效途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大掺量利用电解锰渣制备生态水泥的方法，该方法具有很高的经济、环境和社会效益，工艺技术简单，原料来源广泛，解决了电解锰渣在堆放过程中造成的环境污染和生态破坏问题，同时实现电解锰渣的大宗资源化利用。

一种电解锰渣生态水泥的制备方法，包括以下步骤：首先将电解锰渣破碎到粒径为1～10mm，然后在500℃-900℃下煅烧，再与干燥的高炉矿渣、熟料、粉煤灰或钢渣、石膏和添加剂按一定比例一起或分别粉磨后混合均匀，混合物比表面积为360～580m²/kg。经检验后，即制得电解锰渣生态水泥。

电解锰渣生态水泥原料的组成及其质量百分数为：煅烧电解锰渣10％-50％、磨细矿渣10％-50％、熟料10％-50％、粉煤灰或钢渣0％-20％、石膏3％-7％、添加剂0％-3％。

石膏可以是天然的二水石膏、无水石膏、脱硫石膏、磷石膏或其他含CaSO₄的工业废弃物的任何一种。

所述添加剂可以是硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸钾、氯化钠、氯化钾、铝酸钠、磷酸钠、氯化钙、强碱、多聚磷酸钠、硼酸盐、活性氢氧化铝的一种或几种混合。

本发明具有以下优点：

(1)环境和经济效益好。本发明技术工艺简单，产品质量高，生产成本低，不但使大量堆积的电解锰渣得到了大宗循环利用，实现了变废为宝，又减轻了电解锰渣对环境的严重破坏。本发明所产生的电解锰渣建筑材料掺合电解锰渣的比例大，电解锰渣添加比例可大于30％，可享受国家资源综合利用的相关优惠。

(2)电解锰渣复合生态水泥以电解锰渣一部分工业废渣如钢渣、粉煤灰等作混合材，使用熟料数量少，属典型的环境负荷减低型水泥。由于原料微细化技术的进步，掺加混合材不仅不降低水泥强度，而且能改善其性能，达到节约资源和环保效果，对我国小水泥改造和商品混凝土发展尤为有利。

(3)与普通水泥生产工艺相比，能耗下降10～30％，成本下降10～25％。

具体实施方式

实施例1

一种电解锰渣生态水泥组成和制备方法，该方法制备步骤为：

(1)先将电解锰渣用破碎机破碎为1～10mm的碎块，然后在700℃下煅烧；

(2)将高炉矿渣30％和熟料20％混合后粉磨到比表面积为420m²/kg，然后再与已破碎煅烧的电解锰渣35％、粉煤灰9％、石膏5％和添加剂1％一起混磨，最终混合物料应磨到比表面积为510m²/kg。

(3)最后将步骤(2)所得各种粉料经检验后，可作为生态水泥成品，该材料按GB175-2007标准进行强度及安定性检测可达到的性能见表1所示。

表1 实施例1中所得产品基本性能

实施例2

一种电解锰渣生态水泥组成和制备方法，该方法制备步骤为：

(1)先将电解锰渣用破碎机破碎为1～10mm的碎块，然后在800℃下煅烧；